摘要：随着经济和科技水平的快速发展，由于褐煤水分大、发热量低，在动力配煤时，原则上一般烟煤中不配入褐煤。近年来随着煤炭价格的上升，燃料成本在电厂经营成本所占比例已经超过70%。受运营成本的压力，国内部分电厂已经开始掺烧褐煤。掺烧褐煤对于锅炉制粉系统和燃烧系统的安全性影响较大，锅炉的运行方式也要相应有所调整。本文通过对国内部分电厂褐煤掺烧的情况及褐煤掺烧后燃烧调整试验数据分析，总结出了一些经验及规律，为褐煤掺烧提供参考。
关键词：褐煤掺烧；干燥出力；锅炉效率；减温水
引言
由于褐煤特性与一般锅炉设计煤种差异较大，掺烧褐煤后对机组的安全、经济、稳定运行有较大影响。本文总结了在现有系统和设备不改造条件下，总结了目前国内电厂褐煤掺烧的来源、掺烧能力和机组类型等情况，分析了掺烧褐煤对于机组的影响。通过试验数据说明了掺烧褐煤对于磨煤机干燥出力、锅炉效率、炉膛温度、减温水、厂用电率等参数的影响。
1褐煤特性
褐煤发热量一般在3000-4000kcal/kg之间；挥发分在40%-50%左右，煤粉具有较强的自燃和爆炸倾向。我国绝大多数褐煤的灰分在20%-30%，华北区和东北区褐煤硫含量比较低，南方褐煤硫含量较高，一般在1%-3%，云南褐煤甚至高达3%-5%以上。易着火、易燃尽，但是灰熔融性较低，属于易结渣煤种，煤灰中碱金属含量较高，一般超过2%，煤灰的沾污性较强；原煤磨损系数较低，磨损性能在“不强”以下。
2褐煤掺烧现状
2.1褐煤掺烧能力
东北、华北、福建、江苏、山东等区域火电企业，一些厂在70%负荷工况下褐煤掺烧能力达到80%以上，甚至100%；安徽、江西、湖北、河南、湖南等区域火电企业由于褐煤运输成本相对高一些，掺烧能力在20%-40%；新疆、广西、贵州等区域火电企业由于煤源结构和锅炉特性几乎不掺烧褐煤。一般情况下，通过优化制粉系统运行方式和燃烧调整，锅炉的褐煤掺烧能力能达到15%，设计煤质为劣质烟煤、贫瘦煤的锅炉由于煤质较接近，褐煤掺烧能力较强，能达到30%以上。对于四角切圆布置燃烧器锅炉，可进行分层分磨掺烧褐煤，便于调整控制煤粉细度、磨出口温度等，褐煤掺烧能力较强；对冲布置燃烧器锅炉也可进行分磨掺烧褐煤，褐煤掺烧能力次之；“W”火焰无烟煤锅炉只能混煤，褐煤掺烧能力较弱。由于混煤不可能均匀，分层分磨掺烧能力优于混煤方式。
2.2褐煤掺烧机组类型
机组容量为100-1000MW的锅炉均进行了褐煤掺烧。设计煤质为烟煤、劣质烟煤、贫瘦煤、无烟煤的锅炉均进行了褐煤掺烧。其中设计煤质为贫瘦煤的锅炉褐煤掺烧能力最大，低负荷工况能达100%，设计煤质为无烟煤的锅炉褐煤合理掺烧能力只能达20%左右，主要是由于褐煤和无烟煤特性相差甚远，掺烧量过大对锅炉运行状况及经济性影响过大。
2.3制粉系统爆炸风险加大
由于褐煤挥发分较高，在制粉系统启、停及运行中断煤期间极容易发生制粉系统爆炸事故。需要根据掺烧煤质情况，调整制粉系统运行参数及制粉系统启、停方法。某厂在掺烧褐煤后多次发生制粉系统爆炸事件，经检查分析后发现是由于磨煤机依然沿用磨制烟煤时的方法，磨煤机停止后会有大量煤粉积存，在重新启动过程中造成积粉爆炸。采取重新制定适应掺烧褐煤的制粉系统启、停操作方法，确保磨煤机停止后内部无积粉，控制磨出口温度≤75℃等措施后，在年掺烧褐煤比例31．6%的情况下未再出现制粉系统爆炸现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3褐煤掺烧的运行控制优化
3.1燃烧系统
1）根据掺烧褐煤情况，调整燃烧器的火检检测装置，确保运行可靠，加强对一次风粉着火情况的观察和对炉膛负压的监视。2）在使用直流燃烧器掺烧褐煤时，可适当提高粉管一次风速，具体风速应当通过试验确定，以此封树一般控制在27－29m/s，着火距离在0．5米左右，以防出现烧喷嘴。着火距离可通过调整一次风速来进行调节。3）在使用旋流燃烧器掺烧褐煤时，应适当调低将旋流强度，以降低主燃烧器喷口浓度，防止出现提前着火导致燃烧器损坏。4）采用分磨方式掺烧褐煤时，褐煤对应的燃烧器层二次风量应比燃烧正常煤种（烟煤）的燃烧器层适当减少，二次风量减少的具体幅度应当通过试验确定。5）通过合理安排磨煤机运行方式及合理分配各层磨煤机煤量，控制火焰中心高度，防止火焰中心过高造成屏过区域结焦及受热面大面积超温，合理使用一级减温水量，使屏过得到充分保护。6）直流锅炉在低负荷运行时，应控制分离器出口温度不宜过高，并加强水冷壁壁温的监视，防止出现受热面超温。7）应注意防止出现水冷壁高温腐蚀，可以通过改善壁面氧化还原气氛，来控制水冷壁腐蚀速度。
3.2锅炉流量与供水温度的关系
在其它运行参数（送风机转速、引风机转速、炉排转速、煤层厚度）不变的情况下，锅炉流量与供水温度成反比。在送风机转速、引风机转速、炉排转速、煤层厚度不变的情况下，锅炉燃烧介质释放的热量不变，锅炉流量越大，换热效果加强，排烟温度降低，供水温度降低；反之，锅炉流量越小，换热效果减弱，排烟温度升高，供水温度升高，因此在保证供水温度的工况下，增加锅炉流量，可以降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率，提高锅炉负荷率，增加锅炉经济效益。
3.3锅炉效率变化情况
由于褐煤热值低、水分高，掺烧褐煤会导致总煤量增大，总烟气流量大幅增加，一次风率明显升高，减温水量增大，排烟温度上升，设计煤种为烟煤的锅炉掺烧褐煤往往会导致锅炉效率降低，某设计煤种为淮南烟煤的600MW机组掺烧褐煤后，修正后锅炉效率降低0．79%。但相对于设计煤质为贫瘦煤的锅炉，由于褐煤挥发分高、灰分低、硫分低等，其特性优于贫瘦煤，有利于稳定锅炉燃烧，改善除尘、脱硫等环保指标。
3.4提高热一次风温
对于原设计预热器转向若先进二次风侧，可通过改变空气预热器旋向，调整热烟气通过空气预热器的顺序，先通过一次风，再通过二次风，提高一次风温10－20℃，褐煤掺烧比例可提高至20%以上。通过移动一次风与二次风间的扇形板和弧形板位置，增大一次风侧的换热面积，提升一次风出口风温和风量，褐煤掺烧比例可提高至40%左右。对于排烟温度偏高且有空间的电厂可通过空气预热器改造增加其换热面积，提高一次风温，褐煤掺烧比例可进一步提高。如褐煤掺烧比例增大后，过再、热器减温水量和排烟温度增加较多，则通过调整受热面面积，可以降低过再热器减温水量和排烟温度。
结语
掺烧褐煤能够降低电厂燃料成本，带来巨大的经济利益，但同时也会给锅炉的安全稳定运行带来诸多不利影响。通过合理的运行控制优化和设备改造，能够最大程度的满足机组大比例掺烧褐煤的要求，同时降低掺烧带来的负面影响。
参考文献：
［1］MT/T1009—2006：动力配煤导则［S］．
［2］张振杰，赵玉刚．褐煤价格对掺烧褐煤机组“盈利临界点”的计算方法［J］．东北电力技术，2011（4）：18－19．
［3］王春昌，阮士周，宋太纪，等．烟煤锅炉两种方式掺烧褐煤的工程应用［J］．中国电力，2010（10）：35－38．
［4］宁新宇，梁绍华，张希光，等．1025t/h烟煤锅炉掺烧褐煤的可行性试验研究［J］．热力发电，2010（12）：53－55．
［5］张国平．火力发电厂劣质煤掺烧技术探讨及应用［J］．陕西电力，2013，41（3）：83－85．
［6］石文秀，张玉财，金管会．浅谈褐煤研究的必要性及褐煤的性质［J］．化工进展，2012（31）：203－207．
论文作者:徐庆举
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/17
标签：褐煤论文; 锅炉论文; 制粉论文; 烟煤论文; 温度论文; 煤质论文; 系统论文; 《河南电力》2018年23期论文;